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Cuestión 31: ¿Qué es el modo ISÓCRONO de regulación de un generador?

El modo ISOCRONO es uno de los modos de regulación de la frecuencia o velocidad de un generador, en el cual se fija un valor de frecuencia que el generador debe seguir. Si el valor es inferior al fijado, la máquina que mueve el generador 'acelera', proporciona más energía mecánica al eje, y si el superior, proporciona menos energía. Este modo de funcionamiento solo funciona correctamente en generadores que funcionan en isla o en aquellos en los que el generador produce una parte importante de la energía que circula por la red. 

 

Por Santiago García Garrido

www.santiagogarciagarrido.com

Un generador de una central eléctrica puede funcionar de tres formas:

1. De forma aislada de otros generadores, alimentando una carga o un conjunto de ellas Esta forma de trabajo se denomina ‘funcionamiento en isla’

2. Conectado a un pequeño grupo de generadores que trabajan en paralelo y que alimentar una red eléctrica. En este caso el generador produce una cantidad significativa de la potencia total del conjunto, por lo que las variaciones en la energía mecánica que recibe o las variaciones en la excitatriz afectan a toda la red, pudiendo variar significativamente la tensión y la frecuencia de ésta.

3. Conectado a un red eléctrica con otros generadores en paralelo, representando el generador en cuestión tan solo una pequeña parte de la energía total que circula por la red. 

En cualquiera de los casos, hay que dejar claro que el generador no es el responsable de la potencia activa que genera: es un simple transformador de energía altamente eficaz, y está diseñado para transformar  energía mecánica rotativa en energía eléctrica. Que un generador produzca mas o menos energía activa depende exclusivamente de la energía mecánica que reciba a través del eje, y por ello, producirá más intensidad de corriente eléctrica en cada una de las fases cuanto mayor sea el par entregado por la turbina a la que está acoplado.

El primer caso a analizar corresponde con un generador síncrono que trabajan en isla como único suministrador de potencia. En este caso, para regular la frecuencia de la red se requiere que la máquina motriz, es decir, la turbina de gas o vapor, disponga de un regulador de la cantidad de combustible o vapor que entra en el equipo y hace que se genere mayor o menor energía mecánica.

Si la frecuencia de la red disminuye, lo hace porque el par resistente que tiene que vencer un generador para su giro es grande. Este par resistente hay que recordar que es proporcional a la intensidad de corriente que circula por el circuito desde el generador hacia la red. Disminuye la velocidad de giro hasta que las fuerza mecánica que impulsa el generador (la turbina) y que la fuerza mecánica que lo frena (la fuerza resistente que se origina por el hecho de circular corriente eléctrica por las fases del estator del generador) se equilibran. Pero lo hacen en un valor de frecuencia menor. Si se desea reestablecer el valor de frecuencia, debe aumentarse la cantidad de combustible o el vapor introducido respectivamente en la turbina de gas o vapor para reestablecer que la fuerza mecánica que impulsa el generador sea mayor, se genere más energía eléctrica y se produzca una mayor fuerza que se oponga al movimiento y finalmente, se restablezca el equilibrio en la velocidad deseada. Se convierte así la regulación de la frecuencia en la regulación de la potencia, de manera que si la red requiere una mayor intensidad, para mantener constante la frecuencia será necesario que la turbina produzca más potencia mecánica y viceversa.

Una caída de frecuencia supondrá que el sistema responda aumentando la potencia mecánica, y restableciendo el valor de la frecuencia al valor prefijado. Un aumento de la frecuencia supone que el sistema está demando menos energía eléctrica, que el par resistente al que se enfrenta el generador es menor y que por tanto se está acelerando; para reestablecer la situación el sistema de control debe automáticamente disminuir la cantidad de energía química o potencial que entra a la máquina motriz.

Este modo de funcionamiento, denominado modo isócrono, supone pues fijar un valor para la frecuencia y hacer que el sistema de control accione la alimentación de energía mecánica o química a la máquina motriz (motor o turbina) hasta conseguir el valor de frecuencia prefijado.

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